NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ CÁT THIÊN NHIÊN TRONG BÊ TÔNG MẶT ĐƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Kết quả nghiên cứu cho thấy thay thế 40% cát sông bằng cát nghiền đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu về cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn và độ mài mòn để chế tạo mặt đường bê tông

NGUYỄN VĂN HIỆP

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ CÁT THIÊN NHIÊN TRONG BÊ TÔNG MẶT ĐƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VĂN HIỆP

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ CÁT THIÊN NHIÊN TRONG BÊ TÔNG MẶT ĐƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số : 8580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS HUỲNH PHƯƠNG NAM

Đà Nẵng - Năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hiệp

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ CÁT THIÊN NHIÊN TRONG BÊ TÔNG MẶT ĐƯỜNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC,

TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Học viên: Nguyễn Văn Hiệp Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 8580205 Khóa: K36 Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

xu hướng giảm Khi tăng hàm lượng cát nghiền lên thì khả năng chống mài mòn của bê tông tăng Nhưng khi tỷ lệ thay thế cát nghiền vượt quá 40% thì khả năng chống mài mòn của bê tông giảm Kết quả nghiên cứu cho thấy thay thế 40% cát sông bằng cát nghiền đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu về cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn

và độ mài mòn để chế tạo mặt đường bê tông xi măng, vừa đáp ứng được tình hình thực

tế khan hiếm cát tự nhiên như hiện nay, vừa mang lại hiệu quả kinh tế

Từ khóa – bê tông; cát nghiền; mặt đường; cường độ kéo uốn; độ mài mòn

RESEARCH ON USING CRUSHED SAND TO REPLACE NATURAL SAND IN PAVEMENT CONCRETE IN PHU LOC DISTRICT, THUA THIEN HUE

PROVINCE Abstract:

Sand is one of the main materials used in civil construction, transportation, irrigation and technical infrastructure works In which, crushed sand of stones extracted from Phu Loc district quarries is studied for use in cement concrete pavement in Phu Loc district

As the rate of replacing river sand with crushed sand increases, the compressive strength of concrete in the days old increases Concrete strength when using 100% crushed sand increases 1.12 times compared to concrete strength without using crushed sand When the content of crushed sand goes up, the bending tensile strength of concrete varies with the increasing trend, but when the replacement rate of crushed sand exceeds 40%, the bending tensile strength tends to go down As the content of crushed sand rises, the abrasion resistance of concrete rises But when the replacement rate of crushed sand exceeds 40%, the abrasion resistance of concrete decreases The research results show that replacing 40% of river sand with crushed sand ensures the requirements of compressive strength, bending tensile strength and abrasion to make cement concrete pavement, both meeting the actual situation of scarcity of natural sand

as at present, and bringing economic efficiency

Keywords - concrete; crushed sand; pavement; bending tensile strength; abrasion

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

6 Cấu trúc nội dung luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN 4

1.1 MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 4

1.1.1 Cấu tạo và yêu cầu kỹ thuật đối với mặt đường bê tông xi măng 4

1.1.2 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông trên thế giới và trong nước 11

1.1.3 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông ở huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế 13

1.1.4 Tổng quan về bê tông sử xi măng sử dụng cát nghiền và tình hình sử dụng ở các nước trên thế giới và ở Việt Nam 15

1.2 NGUỒN VẬT LIỆU ĐỂ PHỤC VỤ VIỆC SẢN XUẤT CÁT NGHIỀN TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC TỈNH THỪA THIÊN HUẾ 16

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 17

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM 18

2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU TỚI TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG 18

2.1.1 Ảnh hưởng của cát nghiền đến tính chất của bê tông 18

2.1.2 Ảnh hưởng của đá xi măng 19

2.1.3 Ảnh hưởng của cốt liệu (đá dăm và cát tự nhiên) 19

2.1.4 Các phương pháp tính toán 20

2.2 THÍ NGHIỆM TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG 21

2.2.1 Xi măng 21

2.2.2 Đá dăm 22

2.2.3 Cát nghiền 23

2.2.4 Cát sông 25

2.3 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG 26

2.3.1 Cát tự nhiên chế tạo bê tông và vữa (TCVN 7570:2006) .26

2.3.2 Cát nghiền chế tạo bê tông và vữa (TCVN 9205-2012) .27

2.3.3 Cốt liệu lớn (TCVN 7570:2006) 28

2.3.4 Nước chế tạo bê tông (TCVN 4506: 2012) .29

2.3.5 Phụ gia trong xây dựng (TCVN 8826:2011) 29

2.3.6 Xi măng 30

2.4 KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM 31

2.4.1 Cấp phối bê tông 31

2.3.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén 31

2.3.3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi uốn 32

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 34

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN THAY THẾ CÁT THIÊN NHIÊN TRONG BÊ TÔNG MẶT ĐƯỜNG 35

3.1 PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ CÁT XAY/CÁT SÔNG ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG 35

3.1.1 Các tính chất của bê tông 35

3.1.2 Cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông 39

3.1.3 Độ mài mòn của bê tông 42

3.2 LỰA CHỌN CẤP PHỐI TỐI ƯU 43

3.3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 43

3.3.1 Thiết kế 43

3.3.2 Kết luận 50

3.4 TÍNH HIỆU QUẢ KINH TẾ 50

3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (Bản sao)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

1.2 Chiều dày tấm BTXM thông thường tùy theo cấp hạng đường và

1.3 Trị số mô đun đàn hồi tính toán của các loại BTXM 8 1.4 Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng của đường và

1.6 Tốc độ thiết kế và tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế 10 1.7 Tổng hợp phân cấp kỹ thuật đường theo chức năng của đường và

2.1 Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng PCB40 Đồng Lâm 21

2.11 Yêu cầu kỹ thuật đối với xi măng pooc lăng hỗn hợp [8] 30

3.1 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX0 35 3.2 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX20 35 3.3 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX40 36 3.4 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX60 36 3.5 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của cấp phối CX100 37 3.6 Kết quả thí nghiệm cường độ nén của các cấp phối 37 3.7 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX0 39 3.8 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX20 40 3.9 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX40 40 3.10 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX60 40 3.11 Kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông CX100 41

Số hiệu

3.12 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm cường độ kéo uốn của bê tông 41 3.13 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm mài mòn của bê tông 42 3.14 Bảng tính toán kết cấu áo đường cứng sử dụng cát sông 44 3.15 Bảng tính toán kết cấu áo đường cứng sử dụng cát sông 47

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

1.1 Mặt cắt ngang của áo đường bê tông xi măng đổ tại chỗ 5

3.1 Biểu đồ cường độ nén của bê tông phát triển theo thời gian 38 3.2 Biểu đồ cường độ nén của các cấp phối bê tông ở tuổi 7, 14

3.3 Biểu đồ cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông 41

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cát là một trong những vật liệu chủ yếu được dùng trong công trình xây dựng dân dụng, giao thông, thủy lợi, hạ tầng kỹ thuật Trong thời gian qua, với tiến trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, hàng năm ngành xây dựng cần đến hàng trăm triệu tấn cát vàng để phục vụ xây dựng và phát triển hạ tầng Trong khi đó, nguồn cát thiên nhiên ngày càng cạn kiệt và khan hiếm một cách nghiêm trọng, bên cạnh việc khai thác cát thiên nhiên một cách tích cực, hiện nay tình trạng khai thác trái phép gây sạt lở và ô nhiễm môi trường, chất lượng cát xây không còn đảm bảo do trữ lượng cát theo các mỏ quy hoạch không đáp ứng nhu cầu sử dụng

Cát xây dựng trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế nói chung và huyện Phú Lộc nói riêng hiện đang được khai thác chủ yếu dưới các lòng sông vì kích thước hạt lớn, chất lượng tốt, được sử dụng làm cát bê tông, xây, trát Tuy nhiên, theo cảnh báo, nếu khai thác nhiều, không có quy hoạch sẽ ảnh hưởng tới dòng chảy, đất đai và môi trường [1] Thực tế trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế do nguồn cát khan hiếm nên giá thị trường tăng đột biến làm ảnh hưởng lớn đến quá trình đầu tư xây dựng, đặc biệt là những tháng đầu năm 2019 Chính vì vậy, thời gian gần đây, tỉnh và các cơ quan liên quan thông qua Sở xây dựng đã đẩy mạnh hoạt động kiểm soát khai thác cát trên các con sông và đưa ra những giải pháp nhằm thay thế vật liệu cát với mục tiêu đảm bảo trong công tác đầu tư xây dựng trên địa bàn

Để giải quyết vấn đề này, sản xuất và sử dụng cát nhân tạo đang được coi là giải pháp tối ưu Hầu hết các chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng đều thừa nhận tính ưu việt của cát nhân tạo Khi sử dụng phương pháp này, nó sẽ giải quyết được bài toán thiếu cát thiên nhiên mà vẫn đảm bảo chất lượng công trình; mặt khác, khi sử dụng cát nghiền thay thế cát tự nhiên nó còn có những ưu điểm như: hạt cát đồng đều hơn, nguồn vật liệu có trữ lượng lớn, có thể điều chỉnh mô đun và tỷ lệ thành phần hạt theo từng yêu cầu cấp phối cho các loại bê tông khác nhau (như bê tông asphalt, bê tông xi măng, bê tông đầm lăn, bê tông mác cao ) Loại cát này cũng cho phép tiết kiệm xi măng, nhựa đường, rút ngắn thời gian thi công và tăng tuổi thọ công trình; đặc biệt giảm thiểu việc hao mòn đối với kết cấu mặt đường bê tông xi măng vốn là vấn đề đang tồn tại và chưa xử lý dứt điểm trên địa bàn

Chính vì lý do trên học viên chọn đề tài: “Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong bê tông mặt đường trên địa bàn huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế” nhằm đề xuất việc dùng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên cho các công

trình sử dụng bê tông xi măng nói chung và cho kết cấu mặt đường bê tông nông thôn nói riêng trên địa bàn huyện Phú Lộc

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu chung: Sử dụng cát nghiền thay thế cát tự nhiên trong mặt đường bê tông xi măng

- Mục tiêu cụ thể: đánh giá lựa chọn loại cát nghiền phù hợp và đề xuất cấp phối hợp lý để chế tạo mặt đường bê tông xi măng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Cát nghiền từ đá được khai thác từ mỏ đá Thừa Lưu, huyện Phú Lộc; bê tông xi măng sử dụng cát nghiền

- Phạm vi nghiên cứu: Bê tông xi măng cho đường nông thôn theo công nghệ đầm rung thông thường, cường độ chịu nén tới 30 MPa

4 Phương pháp nghiên cứu

Trong luận văn này, các phương pháp nghiên cứu sau được sử dụng:

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu:

+ Nghiên cứu tài liệu trong và ngoài nước về các vấn đề có liên quan, tổng kết các kinh nghiệm thu được từ các dự án thực tế đã sử dụng cát nghiền tại Việt Nam + Nghiên cứu lý thuyết thiết kế cấp phối bê tông

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: sử dụng phương pháp thí nghiệm trong phòng để xác định các tính chất và chỉ tiêu cơ lý của vật liệu cát nghiền, đá dăm, xi măng và bê tông

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và tính hiệu quả để việc sử dụng vật liệu địa phương, góp phần đa dạng và phong phú các loại vật liệu để chế tạo bê tông đường

- Ý nghĩa thực tiễn của dự án là nghiên cứu vật liệu thay thế cát lòng sông đáp ứng yêu cầu cấp bách của xã hội hiện nay

6 Cấu trúc nội dung luận văn

Mở đầu

Chương 1 Tổng quan về mặt đường bê tông xi măng và bê tông xi măng sử dụng cát nghiền

1.1 Mặt đường bê tông xi măng

1.2 Nguồn vật liệu để phục vụ việc sản xuất cát nghiền trên địa bàn huyện Phú Lộc tỉnh Thừa Thiên Huế

CHƯƠNG 2: Vật liệu chế tạo bê tông xi măng và kế hoạch thực nghiệm

2.1 Ảnh hưởng của vật liệu tới tính chất của bê tông

2.2 Thí nghiệm tính chất cơ lý của vật liệu chế tạo bê tông xi măng

2.3 Yêu cầu kỹ thuật của vật liệu chế tạo bê tông xi măng

2.4 Kế hoạch thực nghiệm

Chương 3: Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế cát thiên nhiên trong bê tông mặt đường

3.1 Phân tích ảnh hưởng của tỷ lệ cát xay/cát sông đến các tính chất của bê tông 3.2 Lựa chọn cấp phối tối ưu

3.3 Tính toán kết cấu áo đường

3.4 Tính hiệu quả kinh tế

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ BÊ TÔNG XI

MĂNG SỬ DỤNG CÁT NGHIỀN

1.1 MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG

1.1.1 Cấu tạo và yêu cầu kỹ thuật đối với mặt đường bê tông xi măng

Bê tông xi măng (BTXM) là loại vật liệu đá nhân tạo nhận được sau khi tạo hình

và làm rắn chắc hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông có thành phần được lựa chọn hợp

lý gồm: xi măng, nước, cốt liệu lớn (đá dăm hoặc sỏi), cốt liệu nhỏ (cát) và phụ gia [3] Khi rắn chắc hồ xi măng dính kết hỗn hợp cốt liệu thành một khối đá và được gọi

là bê tông Trong bê tông cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực, hỗn hợp xi măng

và nước bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu đóng vai trò là chất kết dính và lấp đầy khoảng trống giữa các hạt cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ

Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng cấp cao Tầng mặt là tấm BTXM có

độ cứng rất lớn, mô hình tính toán là: Tấm trên nền đàn hồi (nền đất và các lớp móng đường)

a, Ưu điểm của mặt đường BTXM:

- Cường độ cao, thích hợp với mọi loại phương tiện vận tải kể cả xe xích

- Cường độ mặt đường hầu như không thay đổi khi nhiệt độ thay đổi

- Rất ổn định nước, dưới tác dụng của các yếu tố khí hậu mặt đường không bị giảm cường độ

- Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường cao, hầu như không giảm khi mặt đường

bị ẩm ướt

- Độ hao mòn không đáng kể, mặt đường sinh bụi rất ít

- Mặt đường có màu sáng, định hướng xe chạy về ban đêm tốt

- Tuổi thọ rất cao (30-40 năm)

- Có thể cơ giới hoá toàn bộ khâu thi công

- Công tác duy tu, bảo dưỡng không đáng kể

- Sử dụng chất liên kết là xi măng nên thi công ít gây ô nhiễm môi trường

b, Nhược điểm của mặt đường BTXM

- Mặt đường có độ cứng quá lớn, xe chạy không êm thuận, gây tiếng ồn nhiều

- Các khe biến dạng làm cho mặt đường kém bằng phẳng, hạn chế xe chạy tốc độ cao

- Thi công tương đối phức tạp, đòi hỏi có các thiết bị chuyên dùng

- Chi phí xây dựng ban đầu thường rất lớn (2-2,5 lần mặt đường mềm)

- Yêu cầu phải có thời gian bảo dưỡng sau khi thi công xong

Các ưu điểm của mặt đường BTXM là cơ bản, vì vậy mặc dù có nhược điểm song hiện nay các nước tiên tiến sử dụng ngày càng nhiều loại mặt đường này

Kết cấu mặt đường bê tông xi măng đổ tại chỗ gồm các lớp mặt, lớp tạo phẳng, lớp móng, nền đất Mặt đường BTXM là loại mặt đường cứng, các tấm bê tông là lớp chịu lực chủ yếu của mặt đường chịu uốn dưới tác dụng tải trọng xe chạy Tùy theo vị trí của tải trọng bánh xe tác dụng ở mép hoặc ở tâm của tấm bê tông mà ứng suất kéo

có thể ở phần trên hoặc phần dưới của tấm bê tông mặt đường

Mặt đường BTXM còn bị biến dạng khi nhiệt độ và độ ẩm thay đổi và khi bê tông bị co rút Biến dạng do nhiệt độ, độ ẩm thay đổi và do bê tông co rút sẽ làm xuất hiện nội ứng suất trong bê tông vì sự ma sát giữa mặt dưới của tấm bê tông và lớp móng làm cản trở sự thay đổi tự do kích thước của mặt đường Để giảm nội ứng suất trong bê tông và để cho mặt đường không bị nứt theo hướng bất kỳ, người ta xây dựng các khe biến dạng, các khe này chia mặt đường thành các tấm hình chữ nhật kích thước từ 5x3,5 đến 6x3,5

Hình 1.1 Mặt cắt ngang của áo đường bê tông xi măng đổ tại chỗ

Khi có bố trí cốt thép thường hoặc cốt thép ứng suất trước thì kích thước của tấm

bê tông nhất là chiều dài tấm, có thể tăng lên hàng chục mét

Độ dốc ngang của mặt đường bê tông xi măng từ 15-20% Bề rộng lớp móng Bm

phải được xác định tùy thuộc vào phương pháp và tổ hợp máy thi công, nhưng trong mọi trường hợp nền rộng hơn mặt mỗi bên từ 0,3 – 0,5m Trong mọi trường hợp, 30

cm nền đất trên cùng dưới lớp móng phải được đầm chặt K>=0,98; tiếp dưới 30cm này phải được đầm chặt đạt K>= 0,95 Đối với các đoạn nền đường mà tình hình thủy văn, địa chất không tốt thì trước khi xây dựng mặt đường phải sử dụng các phiện pháp xử

lý đặc biệt (thay đất, thoát nước hoặc gia cố)

c, Các cấp quy mô giao thông

Để thuận tiện cho việc thiết kế mặt đường BTXM thông thường, trong quy định

kỹ thuật này, quy mô giao thông được chia thành 5 cấp tùy theo số lần tác dụng tích

lũy Ne của trục xe 100kN lên vị trí giữa cạnh dọc tấm BTXM, dự báo cho một làn xe phải chịu đựng trong suốt thời hạn phục vụ thiết kế như ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Phân cấp quy mô giao thông

Cấp quy mô giao thông

Số lần trục xe quy đổi về 100kN tác dụng lên vị trí giữa cạnh dọc tấm trên 1 làn xe trong suốt thời hạn phục vụ

d, Thiết kế mặt đường BTXM thông thường gồm các nội dung sau:

- Thiết kế cấu tạo kết cấu mặt đường và cấu tạo lề đường;

- Tính toán chiều dày các lớp kết cấu, xác định kích thước tấm BTXM và xác định các yêu cầu về vật liệu đối với mỗi lớp kết cấu;

- Thiết kế cấu tạo các khe nối;

- Thiết kế hệ thống thoát nước cho kết cấu mặt đường

e, Yêu cầu chung đối với việc thiết kế mặt đường BTXM thông thường

- Kết cấu mặt đường thiết kế phải phù hợp với công năng và cấp hạng đường

thiết kế, phải phù hợp với điều kiện khí hậu, thủy văn, địa chất và vật liệu tại chỗ, cũng như phù hợp với các điều kiện xây dựng và bảo trì tại địa phương

- Kết cấu thiết kế phải đảm bảo trong thời hạn phục vụ quy định đáp ứng được

lượng xe dự báo thiết kế lưu thông an toàn và êm thuận, cụ thể là:

Dưới tác dụng tổng hợp của tải trọng xe chạy trùng phục và tác dụng lặp đi lặp lại của sự biến đổi gradien nhiệt độ giữa mặt và đáy tấm BTXM, trong suốt thời hạn phục vụ, tầng mặt BTXM không bị phá hoại (không bị nứt vỡ) do mỏi, đồng thời cũng không bị nứt vỡ dưới tác dụng tổng hợp của một tải trọng trục xe lớn nhất đúng vào lúc xuất hiện gradien nhiệt độ lớn nhất Hai trạng thái giới hạn tính toán nói trên phải được bảo đảm với một mức độ an toàn và tin cậy nhất định, để mặt đường BTXM đủ bền vững trong suốt thời hạn phục vụ yêu cầu

Ngoài yêu cầu về cường độ và độ bền vững nói trên, tầng mặt BTXM còn phải

đủ độ nhám để chống trơn trượt, phải chịu được tác dụng mài mòn của xe chạy và phải

đủ bằng phẳng để bảo đảm tốc độ xe chạy thiết kế

Để dự phòng mài mòn, tầng mặt BTXM được thiết kế tăng dày thêm 6,0mm so với chiều dày tính toán

Các yêu cầu về độ nhám và độ bằng phẳng được quy định như sau:

- Độ bằng phẳng:

+ Đảm bảo các yêu cầu quy định tại tiêu chuẩn TCVN 8864:2011

+ Chỉ số IRI, m/km (TCVN 8865: 2011): Đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III ≤ 2,0; Các cấp đường khác: ≤ 3,2;

- Độ nhám: Chiều sâu cấu tạo rãnh chống trượt thông qua độ nhám trung bình bề mặt (TCVN 8866:2011)

Đối với đoạn đường bình thường của đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III: 0,7 ≤ Htb ≤ 1,10;

Đối với đoạn đường đặc biệt của đường cao tốc, cấp I, cấp II, cấp III: 0,8 ≤ Htb ≤ 1,20;

Đối với đoạn đường bình thường của các cấp đường khác: 0,5 ≤ Htb ≤ 0,9;

Đối với đoạn đường đặc biệt của các cấp đường khác: 0,6 ≤ Htb ≤ 1,0;

Chiều dày tấm phải được xác định thông qua kiểm toán với 2 trạng thái giới hạn

đã đề cập ở trên Để thuận lợi cho việc kiểm toán, bước đầu có thể tham khảo các trị số chiều dày tấm tùy thuộc vào cấp hạng đường và quy mô giao thông như ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Chiều dày tấm BTXM thông thường tùy theo cấp hạng đường và quy mô

giao thông (tham khảo)

Cấp thông thường Chiều dày tấm BTXM (cm)

Cực nặng Rất nặng Nặng Trung bình Nhẹ

- Đường cao tốc ≥ 32 28 ÷ 32 25 ÷ 28

- Đường cấp I, II, III ≥ 30 26 ÷ 30 24 ÷ 27 22 ÷ 25

f, Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu đối với BTXM

- Cường độ kéo uốn thiết kế yêu cầu f r đối với BTXM làm tầng mặt và đối với móng trên làm bằng bê tông nghèo hoặc bê tông đầm lăn được quy định ở điều 8.2.3 trong quy định số: 3230/QĐ-BGTVT của Bộ giao thông vận tải như sau:

f r ≥ 5,0MPa đối với BTXM mặt đường cao tốc, đường cấp I, cấp II và các đường

có cấp quy mô giao thông nặng, rất nặng, cực nặng

f r = 4,5 MPa đối với đường các cấp khác, các đường có quy mô giao thông cấp trung bình và các đường có quy mô giao thông cấp nhẹ nhưng có xe nặng với trục đơn

Trị số mô đun đàn hồi của BTXM làm tầng mặt, bê tông nghèo và bê tông đầm lăn làm lớp móng trên đều được xác định bằng trị số mô đun đàn hồi suy ra từ thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo uốn của BTXM theo TCVN 3119:1993; Khi chưa

có số liệu thí nghiệm trực tiếp xác định trị số mô đun đàn hồi thì có thể áp dụng các số liệu kinh nghiệm ở bảng 1.3 dưới đây:

Bảng 1.3 Trị số mô đun đàn hồi tính toán của các loại BTXM

Cường độ kéo uốn (MPa) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 Cường độ nén (MPa) 5 7 11 15 20 25 30 36 42 49

Mô đun đàn hồi (GPa) 10 15 18 21 23 25 27 29 31 33

Chú thích:

1- Các chỉ tiêu ở bảng này đều ở tuổi mẫu 28 ngày;

2- 1GPa = 1000 MPa;

3- Cường độ chịu kéo uốn xác định theo TCVN 3119:1993;

Cường độ chịu nén xác định theo TCVN 3118:1993;

g, Cấp thiết kế của đường (TCVN 4054-2005)

Phân cấp thiết kế là bộ khung các quy cách kỹ thuật của đường nhằm đạt tới:

- Yêu cầu về giao thông đúng với chức năng của con đường trong mạng lưới giao thông;

- Yêu cầu về lưu lượng xe thiết kế cần thông qua (chỉ tiêu này được mở rộng vì

có những trường hợp, đường có chức năng quan trọng nhưng lượng xe không nhiều hoặc tạm thời không nhiều xe);

- Căn cứ vào địa hình, mỗi cấp thiết kế lại có các yêu cầu riêng về các tiêu chuẩn

để có mức đầu tư hợp lý và mang lại hiệu quả tốt về kinh tế

Việc phân cấp kỹ thuật dựa trên chức năng và lưu lượng thiết kế của tuyến đường trong mạng lưới đường và được quy định theo bảng 1.4

Bảng 1.4 Bảng phân cấp kỹ thuật đường ô tô theo chức năng của đường và lưu lượng

Chức năng của đường Cao tốc > 25 000 Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729: 1997

đất nước, của địa phương

Quốc lộ hay đường tỉnh

Cấp IV > 500

Đường nối các trung tâm của địa phương, các điểm lập hàng, các

khu dân cư

Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện

Cấp V > 200

Đường phục vụ giao thông địa phương Đường tỉnh, đường huyện,

đường xã

Cấp VI < 200 Đường huyện, đường xã

Tốc độ thiết kế các cấp đường dựa theo điều kiện địa hình, được qui định trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Tốc độ thiết kế của các cấp đường

Đồng bằng Núi

Đồng bằng Núi

Đồng bằng Núi

Đồng bằng Núi Tốc độ

Theo TCVN 10380:2014, hệ thống đường GTNT được phân thành 4 cấp kỹ thuật

A, B, C và D Cấp A, B và C áp dụng đối với đường có ô tô chạy qua Lựa chọn cấp hạng kỹ thuật tuyến đường tùy thuộc vào lưu lượng xe thiết kế (Nn), xem Bảng 4 Cấp

D áp dụng đối với đường không có ô tô chạy qua

Ngoài 4 cấp kỹ thuật như được quy định trong tiêu chuẩn này, chủ đầu tư có thể lựa chọn đường cấp VI, cấp V hoặc cấp IV trong TCVN 4054:2005 áp dụng cho những khu vực kinh tế phát triển hoặc có khối lượng vận chuyển hành khách và hàng hóa lớn (khu sản xuất, chăn nuôi, gia công, chế biến Nông Lâm Thủy Hải sản; vùng trồng cây công nghiệp; cánh đồng mẫu lớn; đồng muối; làng nghề; trang trại và các cơ

sở tương đương) Căn cứ để lựa chọn áp dụng các cấp kỹ thuật trong TCVN 4054:2005 cho đường GTNT dựa trên hai thông số cơ bản, đó là:

- Lưu lượng xe thiết kế (Nn) ≥ 200 xqđ/nđ (xác định theo Điều 4.8);

- Xe có tải trọng trục từ lớn hơn 6000 Kg đến 10000 Kg chiếm trên 10 % tổng số

xe lưu thông trên tuyến

Tốc độ thiết kế và tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế các công trình trên đường đối với các cấp đường giao thông nông thôn được quy định ở bảng 1.6

Bảng 1.6 Tốc độ thiết kế và tải trọng trục tiêu chuẩn thiết kế

Cấp kỹ thuật

của đường

Tốc độ xe chạy thiết kế, Km/h

Tải trọng trục xe thiết kế, Kg

Kiểm toán đối với xe vượt tải có tải trọng trục, Kg

Bảng 1.7 Tổng hợp phân cấp kỹ thuật đường theo chức năng của đường

Chức năng của đường

Cấp kỹ thuật theo TCVN 4054:2005

Cấp kỹ thuật của đường theo TCVN 10380:2014

Lưu lượng

xe thiết kế (N n ), xqđ/nđ

Đường huyện có vị trí quan trọng đối với sự

phát triển kinh tế - xã hội của huyện, là cầu

nối chuyển tiếp hàng hóa, hành khách từ hệ

thống đường quốc gia (quốc lộ, tỉnh lộ) đến

trung tâm hành chính của huyện, của xã và

các khu chế xuất của huyện; phục vụ sự đi

lại và lưu thông hàng hóa trong phạm vi của

huyện

Cấp IV, V,

Đường xã có vị trí quan trọng đối với sự

phát triển kinh tế - xã hội của xã, kết nối và - A 100  200

Chức năng của đường

Cấp kỹ thuật theo TCVN 4054:2005

Cấp kỹ thuật của đường theo TCVN 10380:2014

Lưu lượng

xe thiết kế (N n ), xqđ/nđ

lưu thông hàng hóa từ huyện tới các thôn,

làng, ấp, bản và các cơ sở sản xuất kinh

doanh của xã Đường xã chủ yếu phục vụ

sự đi lại của người dân và lưu thông hàng

hóa trong phạm vi của xã

Đường thôn chủ yếu phục vụ sự đi lại của

người dân và lưu thông hàng hóa trong

phạm vi của thôn, làng, ấp, bản; kết nối và

lưu thông hàng hóa tới các trang trại, ruộng

đồng, nương rẫy, cơ sở sản xuất, chăn nuôi

Đường dân sinh chủ yếu phục vụ sự đi lại

của người dân giữa các cụm dân cư, các hộ

gia đình và từ nhà đến nương rẫy, ruộng

đồng, cơ sở sản xuất, chăn nuôi nhỏ lẻ

Phương tiện giao thông trên các tuyến

đường dân sinh chủ yếu là xe đạp, xe mô tô

hai bánh, xe kéo tay, ngựa thồ

Không có xe

ô tô chạy qua

Đường KVSX chủ yếu phục vụ sự đi lại

của người dân và lưu thông nguyên vật liệu,

hàng hóa và đến các cơ sở sản xuất, chăn

nuôi, gia công, chế biến Nông Lâm Thủy

Hải sản; vùng trồng cây công nghiệp; cánh

đồng mẫu lớn; đồng muối; làng nghề; trang

trại và các cơ sở tương đương

Cấp IV, V,

Xe có tải trọng trục >

6000 Kg ÷

10000 Kg chiếm trên 10%

1.1.2 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông trên thế giới và trong nước

1.1.2.1 Tình hình sử dụng trên thế giới

- Hiện nay, kết cấu mặt đường cứng cùng với mặt đường mềm là 2 loại hình mặt đường chính được sử dụng cho giao thông đường bộ và sân bay, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nên mạng lưới giao thông của các khu vực, lãnh thổ và xuyên quốc gia Mặt đường bê tông xi măng (BTXM) có mặt trên tất cả các cấp đường

giao thông đường bộ, từ địa phương, hệ thống tỉnh lộ, quốc lộ, từ đường có lưu lượng

xe thấp đến đường phố, đường trục chính, đường cao tốc, đường giao thông miền núi, khu vực có thời tiết khắc nghiệt, đặc biệt là các vùng ngập lụt

Ngày nay, mặt đường BTXM vẫn luôn được các nhà nghiên cứu và các nhà quản

lý rất quan tâm Hệ thống tiêu chuẩn ngày càng hoàn thiện và công nghệ xây dựng ngày càng phát triển đồng bộ hiện đại Do có lợi thế về tuổi thọ và công nghệ xây dựng ngày càng có nhiều tiến bộ nên mặt đường BTXM đang được các nước sử dụng nhiều cho các đường cấp cao, đường cao tốc và sân bay

Hình 1.2 Thi công mặt đường bê tông xi măng

Vì vậy, tỷ trọng nói chung về mặt đường BTXM so với mặt đường các loại khác ngày càng tăng theo thời gian và chiến lược phát triển giao thông quốc gia của các nước trong đó có Việt Nam

Mặt đường BTXM xuất hiện vào cuối thế kỷ XIX, bắt đầu ở Anh vào những năm

1950, sau đó lan dần sang Pháp, Đức, Mỹ và Nga… Trong suốt gần 100 năm qua, mặt đường BTXM đã được tiếp tục xây dựng và phát triển ở hầu hết các nước trên thế giới, tập trung nhiều nhất ở các nước có nền kinh tế phát triển như: Canada, Hoa Kỳ, CHLB Đức, Anh, Bỉ, Hà Lan, Australia, Trung Quốc…[6] Theo Báo cáo của Cục Đường bộ Liên bang Mỹ - FHWA) khối lượng mặt đường BTXM đã xây dựng ở một số nước như sau:

Tại Mỹ, mặt đường BTXM chiếm khoảng 9% của 490.179 km đường đô thị và 4% của 1.028.491 km đường ngoài đô thị; tại Đức, mặt đường BTXM không cốt thép, phân tấm chiếm khoảng 25% mạng lưới đường cao tốc với lưu lượng giao thông cao

Áo, đường cao tốc chiếm khoảng 25% mạng lưới đường bộ quốc gia (14.000 km), trong đó mặt đường BTXM chiếm 2/3 khối lượng đường cao tốc; tại Bỉ, mạng lưới đường khoảng 134.000 km, gồm đường cao tốc, đường tỉnh, đường địa phương và đường nông thôn Trong đó, đường cao tốc có khoảng 1.700 km, tức là chỉ hơn 1% Mặt đường BTXM chiếm 40% của những đường cao tốc và 60% đường nông thôn Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 17% Hà Lan, mạng lưới đường ôtô có khoảng 113.000 km Khoảng 2.300 km là đường cao tốc, chỉ khoảng 2% về chiều dài, nhưng những con đường cao tốc này phục vụ 38% lưu lượng giao thông Hà Lan còn

có khoảng 140 km đường khu vực có mặt BTXM không cốt thép, phân tấm Tổng cộng, mặt đường BTXM chiếm khoảng 4% mạng đường ôtô Ngoài ra, Hà Lan còn có 20.000 km đường xe đạp, trong đó 10% là mặt đường BTXM Vương quốc Anh, mạng lưới đường có khoảng 285.000 km, trong đó có 1.500 km là mặt đường BTXM, chiếm khoảng 67% đường cao tốc ở Úc và chiếm 60% đường cao tốc ở Trung Quốc [6]

1.1.2.2 Tình hình sử dụng ở Việt Nam

Nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy, mặt đường BTXM cốt thép được xây dựng tại đường Hùng Vương, Hà Nội năm 1975 Trên QL2 đoạn Thái Nguyên - Bắc Kạn xây dựng 30 km đường BTXM vào năm 1984, đường Nguyễn Văn Cừ (bắc cầu Chương Dương) Tiếp theo là trên QL1A với tổng chiều dài các đoạn khoảng 30 km vào năm 1999 tại các đoạn ngập lụt Mặt đường BTXM được sử dụng hầu hết tại các sân bay như: Sao Vàng, Tân Sơn Nhất, Nội Bài, Phú Bài… Hệ thống đường giao thông nông thôn ở một số tỉnh như Thái Bình, Thanh Hoá, Hưng Yên, Huế… cũng có

sử dụng mặt đường BTXM với kết cấu đơn giản, đáp ứng nhu cầu giao thông ở địa phương với tải trọng nhỏ và lưu lượng thấp [4]

Theo thống kê của Bộ GTVT, tổng số đường giao thông nông thôn trong cả nước bao gồm 172437 km, trong đó có 0,56% mặt đường bê tông nhựa và 7,2% mặt đường nhựa hoặc BTXM (12.415 km)

1.1.3 Tình hình sử dụng mặt đường bê tông ở huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế

1.1.3.1 Giới thiệu chung

Phú Lộc là huyện phía Nam của tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Bắc giáp huyện Hương Thủy, phía Nam giáp Đà Nẵng, phía Đông giáp biển và phía Tây giáp huyện Nam Đông Song song với quốc lộ 1 cùng tuyến đường sắt Bắc Nam chạy dọc suốt 65

km chiều dài của huyện là bờ biển và dãy núi Trường Sơn đến tận đỉnh đèo Hải Vân - nơi giáp ranh với thành phố Đà Nẵng Huyện Phú Lộc có diện tích tự nhiên 72.808 hecta, dân số năm 2015 là 138.123 người trong đó 46,77% trong độ tuổi lao động, bao gồm 16 xã và 2 thị trấn

Hình 1.3 Bản đồ tỉnh Thừa Thiên Huế

1.1.3.2 Mạng lưới giao thông trên địa bàn huyện Phú Lộc

+ Mặt đường: Quy mô mặt cắt ngang 31,5 m (4,0+10,5+2,5+10,5+4,0)

+ Kết cấu mặt đường: Bê tông nhựa

- Tỉnh lộ 21

+ Tổng chiều dài: 13,5 km

+ Mặt đường: Quy mô mặt cắt ngang 5,5 m (1,0+3,5+1,0)

+ Kết cấu mặt đường: Bê tông xi măng

- Tỉnh lộ 15B

+ Tổng chiều dài: 13,5 km

+ Mặt đường: Quy mô mặt cắt ngang hiện trạng 5,5 m (1,0+3,5+1,0)

+ Kết cấu mặt đường: Thấm nhập nhựa

c Đường huyện

- Gồm 72 tuyến với tổng chiều dài: 165,67 km

- Mặt cắt ngang quy hoạch 16,5 m (3,0+10,5+3,0)

- Kết cấu mặt đường: Bê tông xi măng Hiện nay các tuyến đã đầu 82,4 km với

bề rộng mặt đường trung bình 3,5m, vì vậy nhu cầu sử dụng mặt đường BTXM là rất lớn

d Đường xã

- Gồm 230 tuyến với tổng chiều dài: 270,43 km

- Mặt cắt ngang quy hoạch 13,5 m (3,0+7,5+3,0)

- Kết cấu mặt đường: Bê tông xi măng Hiện nay các tuyến đã đầu 170 km với bề rộng mặt đường trung bình 3,0m vì vậy nhu cầu sử dụng mặt đường BTXM là rất lớn

1.1.4 Tổng quan về bê tông sử xi măng sử dụng cát nghiền và tình hình sử dụng ở các nước trên thế giới và ở Việt Nam

Cát nghiền là loại cát được nghiền từ đá, có nhiều tên gọi khác nhau như cát công nghiệp, cát nghiền, cát gia công, , có thành phần cỡ hạt gần tương tự với cát tự nhiên, đảm bảo các yêu cầu về tính chất cơ lý, hóa và có thể thay thế hoàn toàn hoặc một phần cát tự nhiên trong bê tông và vữa xây dựng Trong công nghệ bê tông chất lượng cao cát nhân tạo còn được sử dụng như một thành phần quan trọng trong thành phần cốt liệu Thông thường ở các nước công nghiệp phát triển, cát nhân tạo được sản xuất

ở những vùng thiếu hoặc không có cát tự nhiên và ở hầu hết các cơ sở sản xuất đá xây dựng việc sản xuất cát nhân tạo như là một công đoạn cuối cùng để tận dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường [5]

Tại những nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Anh, Pháp,… cát nghiền được sản xuất khá nhiều, đặc biệt là ở những nơi thiếu hoặc không có cát thiên nhiên

và ở hầu hết các cơ sở sản xuất đá xây dựng đều có công đoạn sản xuất cát nghiền, công đoạn cuối cùng để tận dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường Ở Bồ Đào Nha, Anh, Pháp, Italia, Vênêxuêla cát nghiền đã là nguồn nguyên liệu chính thay cho cát thiên nhiên trong bê tông Ở Bồ Đào Nha hiện có 75 cơ sở sản xuất cát nghiền với tổng công suất tới 800.000 T/năm, ở Anh với tổng công suất khoảng 700.000 T/năm, ở Bắc Irland với tổng công suất khoảng 450.000 T/năm Trên thế giới cát nghiền đã được dùng trong các đập nước lớn như đập Saguling ở Indonexia, đập Chonarit trên sông Lakhdar đông Manakesh, đập Jebha ở Nigieria, đập Grand Maison ở Pháp…[6]

Ở Việt Nam, từ trước tới nay ở những vùng thiếu cát tự nhiên thì nguồn cung cấp chính là vận chuyển từ nơi khác đến Việc này đã và đang gặp nhiều khó khăn, chưa

kể nguồn cát tự nhiên ngày càng trở nên khan hiếm Đứng trước tình hình khó khăn trên, ở một số nơi như Cao Bằng, Sơn La, Hà Giang, Lai Châu bước đầu đã có những biện pháp khắc phục: xây dựng những trạm nghiền cát để phục vụ tại chỗ Cát được nghiền từ đá dăm có kích thước < 60 mm Công nghệ sản xuất đơn giản: chỉ sử dụng máy nghiền búa, có thể thêm công đoạn sàng để loại bỏ hạt >5mm Hiện nay, tại Việt Nam sử dụng các trạm nghiền cát và đá dăm có công suất lớn chủ yếu là tại các công trình có quy mô lớn như các công trình thủy điện: Nhà máy thủy điện Bản Chát, Nhà máy thủy điện Sơn La, Nhà máy thủy điện Lai Châu,… [6]

Các công trình ở Việt Nam đã nghiên cứu và sử dụng cát nghiền để thay thế một phần hay toàn bộ cát tự nhiên như đập thủy điện A Vương đã thay thế một phần cát tự nhiên, đập sông Tranh 2, đập Sơn La đã thay thế toàn bộ cát tự nhiên bằng cát nghiền [7] Ở các công trình này đã có những nghiên cứu đánh giá trước khi đưa vào sử dụng Tuy nhiên, cát nghiền có tính chất khác với cát tự nhiên, nó phụ thuộc rất nhiều vào thành phần đá gốc tạo thành cũng như công nghệ nghiền để tạo thành cát Do đó cần phải có những đánh giá cụ thể để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cũng như giá thành, giúp loại cát nghiền này trở nên phổ biến hơn

Ở nước ta có ít đề tài nghiên cứu kỹ, đầy đủ về công nghệ sản xuất và sử dụng cát nghiền cho bê tông và vữa xây dựng Trong lĩnh vực này, đề tài xuất hiện đầu tiên năm 1998 là của TS Nguyễn Thanh Tùng, tiếp theo là đề tài của TS Nguyễn Quang Cung năm 2002 “Nghiên cứu cát nhân tạo sử dụng trong bê tông và vữa xây dựng” [5] Đây là một đề tài nghiên cứu khá đầy đủ về đặc tính của cát nghiền ở Việt Nam về công nghệ chế tạo cát nghiền và về ứng dụng của nó trong công nghệ chế tạo bê tông

và vữa xi măng

1.2 NGUỒN VẬT LIỆU ĐỂ PHỤC VỤ VIỆC SẢN XUẤT CÁT NGHIỀN TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LỘC TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Hiện nay trên địa bàn huyện Phú Lộc có 02 mỏ khai thác đá chính như sau:

- Mỏ đá Thừa Lưu được UBND tỉnh cấp tại QĐ số 2017 ngày 08/10/2013 thời hạn khai thác 15 trữ lượng địa chất 984.425 m3; trữ lượng khai thác 725.865 m3 công suất khai thác 50.000 m3/năm

- Mỏ đá Lộc Điền được UBND tỉnh cấp tại QĐ số 1116 ngày 12/06/2013 thời hạn khai thác 15 năm sáu tháng trữ lượng địa chất 1.227.110 m3; trữ lượng khai thác 699.629 m3 công suất khai thác 75.000 m3/năm

Học viên đề xuất lấy đá từ hai mỏ đá nói trên để tiến hành xay và sản xuất vật liệu cát nghiền thay thế lượng cát thiên nhiên trong bê tông mặt đường áp dụng trên địa bàn huyện Phú Lộc; nếu đạt hiệu quả cao sẽ tiếp tục phát triển và nhân rộng phạm

vi và quy mô hoạch động trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế và toàn quốc

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Việc nghiên cứu và sử dụng cát nghiền thay thế cho nguồn cát tự nhiên đang dần cạn kiệt đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới, các kết đạt được đảm bảo các yêu cầu

kỹ thuật cho bê tông

Tại Việt Nam cát nghiền cho bê tông đã được nghiên cứu và sử dụng trong nhiều công trình đập trọng lực tại các vùng thiếu cát tự nhiên đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

và đạt được hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao Chính vì vậy, với trữ lượng đá ở địa phương, việc nghiên cứu sử dụng cát nghiền cho mặt đường bê tông xi măng tại huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế là hợp lý

CHƯƠNG 2

VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG VÀ

KẾ HOẠCH THỰC NGHIỆM

2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU TỚI TÍNH CHẤT CỦA BÊ TÔNG

2.1.1 Ảnh hưởng của cát nghiền đến tính chất của bê tông

Cát nghiền có thành phần cỡ hạt gần tương tự với cát tự nhiên, đảm bảo các yêu cầu về tính chất cơ lý, hóa và có thể thay thế hoàn toàn hoặc một phần cát tự nhiên trong bê tông và vữa xây dựng Ưu điểm của cát nghiền so với cát tự nhiên là độ sạch,

độ hút nước thấp hơn và độ dính bám cao Cát tự nhiên có thể bị bao phủ bởi tạp chất sét mịn có khả năng tăng tính dẻo cũng như tính liên kết dẻo trong bê tông tươi tăng nhưng lại ảnh hưởng tiêu cự đến bê tông đóng rắn [19] Theo nghiên cứu của tác giả Nguyễn Quang Cung [5], nếu được nghiền từ cùng 1 nguồn thì cát nghiền có khối lượng thể tích tương tự như cốt liệu lớn, nên độ tách vữa có phần được hạn chế Thời gian đông kết của bê tông và vữa cũng bị ảnh hưởng bởi hàm lượng muối hòa tan và tạp chất hữu cơ có trong cốt liệu Khi sử dụng cát nghiền cả 2 hàm lượng này đều thấp

vì vậy ít ảnh hưởng đến thời gian đông kết của bê tông

Nghiên cứu ảnh hưởng của cát nghiền đến tính chất của bê tông, J.K.Kim [20]

đã cho thấy cường độ chịu nén và chịu kéo khi uốn các mẫu có tỷ lệ N/X từ 0,4 đến 0,6 làm từ cát nghiền gần bằng các mẫu dùng cát tự nhiên Cường độ chịu nén, và đặc biệt, cường độ chịu kéo khi uốn của các mẫu bê tông sử dụng cát hỗn hợp (50% cát nghiền và 50% cát tự nhiên) lớn hơn mẫu sử dụng toàn bộ cát nghiền hoặc cát tự nhiên Phát triển cường độ chịu nén, chịu kéo khi uốn ở các tuổi từ 3 ngày đến 90 ngày của bê tông dùng cát nghiền, cát nghiền + cát tự nhiên, cát tự nhiên về cơ bản là như nhau

Đa số cát nhân tạo có thành phần hóa học và tính chất khác với cát tự nhiên, vì thế để có thể thay thế được cát tự nhiên đảm bảo các tính chất công nghệ của bê tông cũng như sự ổn định lâu dài cho chất lượng công trình cần có sự nghiên cứu công phu, khoa học từ nguồn đá sử dụng đến công nghệ sản xuất, giải pháp kỹ thuật, công nghệ thi công Ưu điểm nổi trội của cát nghiền so với cát tự nhiên là thành phần hạt đồng đều hơn và được nghiền từ đá nên có thể chủ động kiểm soát chất lượng cũng như số lượng cát phục vụ thi công

Cường độ bê tông phụ thuộc nhiều vào cường độ hồ xi măng và sự bám dính giữa hồ xi măng với cốt liệu Cường độ cốt liệu cũng có ảnh hưởng đến cường độ bê tông nhưng phần lớn cường độ của cốt liệu đều lớn hơn cường độ của hồ xi măng nhiều Sự bám dính giữa cốt liệu và hồ xi măng phụ thuộc vào kích thước, hình dáng, cấu trúc bề mặt, thành phần khoáng vật, độ sạch… của cốt liệu Hồ xi măng bám dính với cốt liệu có bề mặt nhám, gồ ghề tốt hơn so với bề mặt trơn nhẵn Với cốt liệu nhỏ

đặc biệt là cát nghiền thì cấu trúc bề mặt ít ảnh hưởng đến độ bám dính so với cốt liệu lớn Thành phần hạt, hình dáng hạt và lượng dùng cát đều có ảnh hưởng lớn đến cường

độ bê tông vì nó ảnh hưởng tới lượng nước trộn Tuy nhiên nhược điểm này của cát nghiền được bù lại bởi ưu điểm độ sạch và độ bám dính cao Trong hạt cát tự nhiên thường có màng sét rất mỏng bao bọc, khi trộn các hạt sét sẽ khuếch tán vào hỗn hợp

bê tông làm ngăn cản sự bám dính giữa hồ xi măng và các hạt cốt liệu Hầu hết bê tông dùng cát nghiền cần lượng nước trộn lớn hơn cát tự nhiên Tuy nhiên do tính chất bề mặt cát nghiền góc cạnh, cho nên trong trường hợp cát nghiền đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đề ra thì bê tông dùng cát nghiền có cường độ cao hơn khi sử dụng cát tự nhiên, đặc biệt là cường độ chịu uốn

2.1.2 Ảnh hưởng của đá xi măng

Đá xi măng (mác xi măng và tỷ lệ X/N) có ảnh hưởng lớn đến cường độ của bê tông Khi mác xi măng cao thì cường độ đá xi măng tăng dẫn đến cường độ bê tông cũng tăng theo, khi mác xi măng thấp thì ngược lại

Khi tỷ lệ N/X hợp lý thì đá xi măng có độ rỗng bé nhất nên có cường độ cao, do

đó cường độ bê tông cũng cao Khi tỷ lệ N/X quá nhỏ thì không đủ nước để xi măng thủy hóa hoàn toàn nên cường độ đá xi măng giảm Mặt khác khi đó hỗn hợp bê tông

có độ sụt bé gây khó khăn trong quá trình thi công Khi tỷ lệ N/X quá cao, nước tự do còn tồn tại nhiều khi bay hơi sẽ để lại nhiều lỗ rỗng trong đá xi măng làm cường độ của đá xi măng giảm, nên cường độ bê tông cũng giảm Ngoài ra nếu lượng nước quá nhiều thì hỗn hợp bê tông dễ bị phân tầng không thể thi công được

2.1.3 Ảnh hưởng của cốt liệu (đá dăm và cát tự nhiên)

Cường độ của cốt liệu chỉ ảnh hưởng đến cường độ bê tông trong trường hợp bé hơn hay xấp xỉ cường độ đá xi măng Vì thế đối với bê tông từ cốt liệu đá đặc chắc, cường độ của cốt liệu khá cao, thường vượt quá cường độ yêu cầu của bê tông và khi

đó khả năng gắn kết giữa đá xi măng và hạt cốt liệu đóng vai trò quan trọng nhất Với

bê tông nặng từ cốt liệu đặc chắc có cường độ lớn hơn cường độ thành phần vữa, khi tăng hàm lượng cốt liệu lớn trong bê tông tạo khả năng tiếp xúc nhiều hơn giữa hạt cốt liệu lớn với các điều kiện khác không thay đổi, cường độ bê tông có thể tăng từ 15-20% so với khi có hàm lượng cốt liệu ít hơn [3] Tuy nhiên, khi thay đổi cỡ hạt và cấp phối hạt của hỗn hợp cốt liệu, tổng diện tích mặt ngoài của cốt liệu sẽ biến đổi trong một phạm vi đáng kể, và nếu với một lượng nước nhào trộn không đổi, tính chất lưu động của hỗn hợp bê tông thay đổi rõ ràng Hình dạng hạt, tính chất bề mặt hạt, tính hút nước của cốt liệu đều ảnh hưởng đến tính lưu động của hỗn hợp bê tông, làm ảnh hưởng tới quá trình công tác bê tông [3] Khi thay đổi hàm lượng cát nghiền thay thế cát tự nhiên thì tính công tác của bê tông và cường độ bê tông sẽ thay đổi, bởi hình dạng hạt và đặc trưng bề mặt của hạt cát nghiền

Trong phạm vi của đề tài này, học viên không xét đến các yếu tố ảnh hưởng bởi tính chất của nước nhào trộn và phụ gia sử dụng

2.1.4 Các phương pháp tính toán

a Khái niệm

Tính toán cấp phối bê tông là chọn tỷ lệ phối hợp giữa các loại vật liệu như xi măng, nước, cát và đá dăm hay sỏi sao cho có được hỗn hợp bê tông đạt yêu cầu về mặt kỹ thuật, tiết kiệm vật liệu và giảm nhẹ chi phí cho quá trình sản xuất

Thành phần của bê tông được biểu thị bằng khối lượng các loại vật liệu dùng trong 1m3 bê tông, bằng tỷ lệ khối lượng của các vật liệu đó trên một đơn vị khối lượng xi măng, bằng thể tích các loại vật liệu dùng trong 1m3 bê tông hay bằng tỷ lệ thể tích của các loại vật liệu đó trên một đơn vị thể tích xi măng

b Các phương pháp tính toán cấp phối bê tông [3]

Việc tính toán cấp phối bê tông có theo rất nhiều phương pháp, song hiện nay người ta thường dùng 3 phương pháp sau: tra bảng, thực nghiệm hoàn toàn và tính toán kết hợp thực nghiệm

Phương pháp 1: Phương pháp tra bảng hoàn toàn

Là phương pháp dựa vào các bảng biểu đã lập sẵn Căn cứ vào mác xi măng, cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu, độ sụt và mác bê tông cần chế tạo, tra bảng định mức đẻ xác

định sơ bộ thành phần vật liệu cho 1m 3 bê tông

Phương pháp này đơn giản, thuận lợi cho người sản xuất nhưng thiên về an toàn nên không tiết kiệm được vật liệu Do đó, phương pháp này chỉ nên áp dụng khi đối tượng bê tông ít, mác bê tông thấp và thông thường dùng để lập dự toán xây dựng

Phương pháp 2: Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn

Phương pháp thực nghiệm hoàn toàn dựa vào một số vật liệu nhất định, tiến hành đúc mẫu với các cấp phối khác nhau Đem các mẫu đi nén xác định cường độ và lập bảng cấp phối ứng với cường độ tương ứng cho riêng loại vật liệu đó

Phương pháp này tốn kém chi phí cho công tác thí nghiệm và phạm vi sử dụng hạn hẹp (vì chỉ áp dụng được đối với loại vật liệu thí nghiệm) nhưng cho kết quả chính xác và phù hợp với thực tế vật liệu nên tiết kiệm vật liệu Người ta dùng phương pháp này khi khối lượng bê tông lớn hoặc khi thiết kế cấp phối một loại bê tông đặc biệt chưa có trong quy phạm

Phương pháp 3: Phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm

Dựa vào một số bảng tra có sẵn, tiến hành tính toán cấp phối bê tông theo trình tự sau:

- Bước 1: Tính toán sơ bộ lượng dùng vật liệu

- Bước 2: Kiểm tra bằng thực nghiệm: từ cấp phối sơ bộ tiến hành đúc mẫu, kiểm

tra các yêu cầu kỹ thuật

- Bước 3: Tính toán lại cấp phối chuẩn

- Bước 4: Từ cấp phối chuẩn chuyển sang cấp phối công tác cho phù hợp với

điều kiện thi công công trình

Phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn vì vừa kết hợp tính toán vừa kết hợp với điều kiện vật liệu nhưng không tốn kém nhiều chi phí thí nghiệm Phương pháp này hiện nay được sử dụng rộng rãi với các loại bê tông bình thường

Trên cơ sở phân tích các ưu, nhược điểm của các phương pháp tính toán cấp phối

ở trên, tác giả chọn phương pháp tính toán kết hợp thực nghiệm để thiết kết cấp phối

bê tông cho đề tài

Phương pháp Bolomey - Skramtaev là phương pháp tính toán kết hợp với việc kiểm tra bằng thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết “thể tích tuyệt đối” có nghĩa là

tổng thể tích tuyệt đối (thể tích hoàn toàn đặc) của vật liệu trong 1m 3 bê tông bằng

Bảng 2.1 Các chỉ tiêu cơ lý của xi măng PCB40 Đồng Lâm

STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Kết quả thí

nghiệm

Theo TCVN 6260:2009

1 Độ mịn (lượng sót trên sàng 0.09mm) (%) 5,89 <10

2.2.2 Đá dăm

Sử dụng đá dăm có kích thước hạt lớn nhất là Dmax = 40mm tại mỏ đá Dầm để chế tạo bê tông, có các chỉ tiêu cơ lý được thí nghiệm với kết quả trình bày ở bảng 2.2

và bảng 2.3

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật của đá dăm tự nhiên

STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Kết quả thí nghiệm

Hình 2.1 Biểu đồ thành phần hạt của đá dăm

Kết quả thí nghiệm đá dăm lấy từ mỏ đá Dầm cho thấy các chỉ tiêu hàm lượng hạt thoi dẹt 5,85%, hàm lượng bụi sét 0,48% và hàm lượng hạt mềm yếu, phong hóa là 0,6% đều thỏa mãn yêu cầu theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 Độ hao mòn LosAngles 24,35%, độ nén dập trong xi lanh 17,69% tương ứng với mác đá dăm 100 MPa (tra bảng 6 của TCVN 7570:2006) đều thỏa mãn yêu cầu để chế tạo mặt đường

bê tông xi măng

2.2.3 Cát nghiền

Hình 2.2 Cát xay tại trạm nghiền của Trường Sơn

Trong nghiên cứu học viên đã lấy cát xay tại trạm nghiền của Trường Sơn Trong dây chuyền sản xuất cát xay của trạm nghiền có quy trình rửa cát để loại bỏ bớt hàm

10

70

0 10

lượng bụi đá bám vào bề mặt do quá trình nghiền Mẫu cát nghiền lấy từ trạm được ký hiệu là Cx Các kết quả thí nghiệm được trình bày ở bảng 2.4 và bảng 2.5

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát nghiền

STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm

1.25 0.63

0.315 0.14

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Kết quả thí nghiệm cho thấy, cát nghiền sử dụng trong nghiên cứu có mô đun độ lớn 2,84 Về chỉ tiêu hàm lượng bụi bẩn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật trong tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 Về thành phần hạt cát nghiền có thành phần hạt nằm trong phạm vi cho phép theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 Nghiên cứu này hướng tới việc chứng minh rằng sử dụng cát nghiền có thể chế tạo bê tông đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đặt ra Do đó, trong quá trình thiết kế cấp phối, học viên đã tiến hành thay đổi tỷ

lệ phối trộn giữa hàm lượng cát nghiền và cát sông

Bảng 2.6 Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát sông

STT Các chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm

Hình 2.4 Biểu đồ thành phần hạt của cát sông

Kết quả thí nghiệm cho thấy, cát sông có mô đun độ lớn là 2,87, hàm lượng bụi bẩn thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật trong tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 Về thành phần hạt, cát sông có thành phần hạt nằm trong phạm vi cho phép theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 Như vậy, loại cát sông được sử dụng đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật để chế tạo bê tông

2.3 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG 2.3.1 Cát tự nhiên chế tạo bê tông và vữa (TCVN 7570:2006) [13]

Cát là cốt liệu nhỏ dùng để làm bê tông, có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo

có kích thước cỡ hạt từ 0,14 - 5mm Chất lượng của cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần hạt và hàm lượng tạp chất

Thành phần hạt của cát biểu thị qua lượng sót tích lũy trên sàng tiêu chuẩn phải nằm trong phạm vị quy định của TCVN 7570: 2006 thể hiện ở Bảng 2.8

1.25 0.63 0.315 0.14

- Cốt liệu bé sử dụng để chế tạo vữa không được lẫn quá 5% tính theo khối lượng các hạt có kích thước lớn hơn 5mm

- Cốt liệu bé sử dụng để chế tạo bê tông không được lẫn quá 10% tính theo khối lượng các hạt có kích thước lớn hơn 5mm

- Hàm lượng các tạp chất như sét cục và các tạp chất dạng cục như bùn, bụi và sét trong cát không được vượt quá giá trị quy định trong tiêu chuẩn đối với bê tông có cấp độ bền lớn hơn B30 thì hàm lượng tạp chất sét cục và các tạp chất dạng cục, tính theo % khối lượng không được có Hàm lượng bùn, bụi, sét không được vượt quá 1,5%

- Hàm lượng các tạp chất như sét cục và các tạp chất dạng cục như bùn, bụi và sét trong cát không được vượt quá giá trị quy định trong tiêu chuẩn đối với vữa lỏng mác cao có cấp độ bền lớn hơn B45 thì hàm lượng tạp chất sét cục và các tạp chất dạng cục, tính theo % khối lượng không được quá 0,5%

- Hàm lượng clorua trong cát, tính theo ion Cl¯ tan trong axit đối với bê tông có cấp độ bền trên B30 dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước thì không được vượt quá 0,01% Đối với bê tông trong các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép thường và vữa thì không được vượt quá 0,05%

- Cốt liệu bé sử dụng (cát) phải đạt khi khả năng phản ứng kiềm - silic kiểm tra theo phương pháp hóa học theo TCVN 7572-14:2006 Phải nằm trong vùng cốt liệu vô hại Cốt liệu bé được xem là không có khả năng xảy ra phản ứng kiềm–silic nếu biến dạng ở tuổi 6 tháng xác định theo phương pháp thanh vữa nhỏ hơn 0,1%

- Hàm lượng khoáng Mica tính theo % khối lượng cát, không lớn hơn 1%

2.3.2 Cát nghiền chế tạo bê tông và vữa (TCVN 9205-2012) [16]

Theo giá trị mô đun độ lớn, cát nghiền được chia thành 2 nhóm chính: cát thô (Mdl từ 2,0-3,3) và cát mịn (từ 0,7-2,0) Thành phần hạt của cát nghiền biểu thị qua lượng sót tích lũy trên sang, nằm trong phạm vi quy định của TCVN 9502-2012, thể hiện tại Bảng 2.9

- Hàm lượng hạt sét không lớn hơn 2%

- Hàm lượng clorua trong cát, tính theo ion Cl¯ tan trong axit đối với bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước thì không được vượt quá 0,01% Đối với bê tông trong các kết cấu bê tông, bê tông cốt thép thường và vữa thì không được vượt quá 0,05%

- Cát nghiền được sử dụng khi khả năng phản ứng kiềm - silic kiểm tra theo phương pháp hóa học theo TCVN 7572-14:2006 nằm trong vùng cốt liệu vô hại Trong nghiên cứu này, học viên đã sử dụng cát được xay từ Mỏ đá Thừa Lưu và

Mỏ đá Lộc Điền Mẫu cát tại khu vực Mỏ đá Thừa Lưu được ký hiệu là C1 Mẫu cát tại khu vực Mỏ đá Lộc Điền được ký hiệu là C2 Mẫu cát dùng để đối chiếu so sánh là cát sông thông thường để đúc bê tông, cỡ hạt từ 0,6mm -5mm chiếm chủ yếu khoảng lớn hơn 50% và có mô đun độ mịn Mdl>2,0 Các yêu cầu khác về chất lượng cát phải thỏa mãn các tiêu chuẩn theo ASTM C33 và TCVN 7570:2006, được ký hiệu là CS

2.3.3 Cốt liệu lớn (TCVN 7570:2006) [13]

Đá là cốt liệu lớn dùng cho bê tông là hỗn hợp các loại cốt liệu có kích thước từ 5mm đến 70mm có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo.Trong hỗn hợp bê tông, thông thường đá chiếm đến 80% thể tích khô của bê tông

Cốt liệu lớn có thể cung cấp dưới dạng hỗn hợp nhiều cỡ hạt hoặc các cỡ hạt riêng biệt Thành phần hạt của cốt liệu lớn được biểu thị bằng lượng sót tích lũy trên các sàng được xác định theo TCVN 7572:2006 được thể hiện ở Bảng 2.10

- Đá làm cốt liệu lớn cho bê tông phải có cường độ thử trên mẫu đá nguyên khai hoặc mác xác định thông qua giá trị độ nén dập trong xi lanh lớn hơn 2 lần cấp cường

độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc phún xuất, biến chất Lớn hơn gấp 1,5 lần cấp cường độ chịu nén của bê tông khi dùng đá gốc trầm tích theo TCVN 7570:2006

- Độ hao mòn của cốt liệu lớn khi thí nghiệm trong máy Los Angeles, không được lớn hơn 50% theo khối lượng quy định trong TCVN 7570:2006 và xác định theo TCVN 7572-12:2006

- Hàm lượng hạt thoi dẹt trong cốt liệu lớn không được vượt quy định trong TCVN 7570:2006 là 15% đối với bê tông có cấp độ bền lớn hơn B30 xác định theo TCVN 7572-13:2006

- TCVN 7570:2006 quy định hàm lượng ion Cl¯ trong cốt liệu lớn không vượt quá 0,01% được xác định theo TCVN 7572-15:2006

- Hàm lượng tạp chất hữu cơ trong cốt liệu lớn không được vượt quá giá trị cho phép theo TCVN 7570:2006 xác định theo TCVN 7572-9:2006

2.3.4 Nước chế tạo bê tông (TCVN 4506: 2012) [10]

Nước dùng để trộn hỗn hợp bê tông có hàm lượng tạp chất vượt quá giới hạn sẽ làm ảnh hưởng tới quá trình đông kết cũng như làm giảm độ bền lâu của kết cấu bê tông trong quá trình sử dụng Vì vậy, nước có vai trò đặc biệt trong hỗn hợp bê tông

• Hóa dẻo xi măng (phản ứng thủy hóa của x imăng với nước)

• Tạo độ linh động

Nước trộn bê tông có chất lượng cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Không được chứa váng dầu hoặc mỡ

- Thành phần tạp chất hữu cơ không được vượt quá 15mg/l

- Độ pH phải nằm trong miền cho phép từ 4 đến 12,5

- Nước sử dụng để chế tạo bê tông và vữa không được có màu

- Các hàm lượng muối, ion Clo, sunfat tùy thuộc vào dạng kết cấu cụ thể được quy định trong tiêu chuẩn TCVN 4506:2012

2.3.5 Phụ gia trong xây dựng (TCVN 8826:2011) [11]

Phụ gia là chất được bổ sung vào bê tông bên cạnh nước, xi măng và cốt liệu để cải thiện tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông với những ưu điểm như:

• Cải thiện tính chất và khả năng làm việc của bê tông

• Đẩy nhanh quá trình đông kết, khô cứng (bê tông sẽ có cường độ ban đầu cao)

• Bảo dưỡng bê tông tự nhiên trong không khí

• Tác động không thấm nước/chống thấm

• Tăng độ bền cho bê tông

• Bù đắp/giảm sự co ngót trong quá trình bê tông đông kết và cứng

• Tác động đến màu sắc cho bê tông

• Giảm sự mất nước trong quá trình thủy hóa, đông kết, khô cứng của bê tông

Phụ gia sử dụng trong đề tài phải đảm bảo các tính năng cơ lý, yêu cầu kỹ thuật

và độ đồng nhất của phụ gia, được quy định trong tiêu chuẩn TCVN 8826:2011

2.3.6 Xi măng

Ở Việt Nam, hiện nay có nhiều loại xi măng có thể được sử dụng để chế tạo bê tông cho các công trình xây dựng tùy theo kết cấu công trình và điều kiện môi trường xây dựng công trình Hai loại xi măng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là xi măng poóclăng và xi măng poóclăng hỗn hợp Các yêu cầu kỹ thuật của xi măng poóclăng được qui định trong tiêu chuẩn TCVN 2682:2009 và các yêu cầu kỹ thuật của xi măng poóclăng hỗn hợp được qui định trong tiêu chuẩn TCVN 6260:2009

Xi măng poóclăng hiện nay sản xuất rất ít do giá thành cao Trong sản xuất bê tông chủ yếu dùng xi măng poóclăng hỗn hợp PCB40 Như ta đã biết hồ xi măng đóng vai trò là chất kết dính, liên kết các hạt cốt liệu rời rạc, hoạt tính của bê tông càng cao thì bê tông có cường độ càng cao Bởi vậy, việc sử dụng xi măng mác cao trong thiết

kế thành phần bê tông là cần thiết Yêu cầu kỹ thuật đối với xi măng pooc lăng hỗn hợp thể hiện ở Bảng 2.11

Trong nghiên cứu đề tài luận văn đã chọn xi măng Đồng Lâm PCB40 để chế tạo

2 Thời gian đông kết, phút

- Bắt đầu, không nhỏ hơn

- Kết thúc, không muộn hơn

5 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không lớn